Investigation of the Effect of Window and Shading Elements on Building Energy Needs

This study aims to evaluate the effect of window form and outer shading elements on building heating, cooling, and lighting loads. The energy loads of the shading element scenarios created at different angles (0°, 30°, 60°) of the states of a building sample with different window ratios (1/2, 1/1, and 2/1) were calculated. In addition, in order to determine the effect of shading element length on energy loads, shading element scenarios for 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, and 1.00 m were diversified. The calculations were carried out with Design Builder software, and it was accepted that the sample building was in Elazığ province. As a result, by increasing the length of the shading element from 0 to 1.00 m, it was observed that solar gains in buildings with 1/2, 1/1, and 2/1 window ratios decreased by 5.2%-19.3%, 7.8%-28.7%, and 11.5%-38.8%, respectively. Depending on this situation, while building heating loads increase, since solar gains are significantly prevented, the greatest benefit in reducing building cooling loads is obtained in buildings with 2/1 window ratios. However, since the level of sunlight utilization decreases with the increase in the length of the shading element, the need for lighting energy increases at rates ranging from 0.03% to 20.26% on average for different scenarios. The amount of increase is more pronounced, especially after 0.40 m length.

Pencere ve Gölgeleme Elemanlarının Bina Enerji İhtiyaçlarına Etkisinin Değerlendirilmesi

Bu çalışmada pencere formu ve dış gölgeleme elemanlarının bina ısıtma, soğutma ve aydınlatma yükleri üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi amaçlanmaktadır. Bir bina örneğinin farklı pencere oranlarına (1/2, 1/1 ve 2/1) sahip durumlarına ait farklı açılarda (0°, 30°, 60°) oluşturulmuş gölgeleme elemanı senaryolarının enerji yükleri hesaplanmıştır. Buna ek olarak gölgeleme elemanı uzunluğunun enerji yükleri üzerindeki etkisinin tespit edilebilmesi amacıyla 0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 ve 1,00 m için gölgeleme elemanı senaryoları çeşitlendirilmiştir. Hesaplamalar Design Builder yazılımı ile gerçekleştirilmiş olup, örnek binanın Elazığ ilinde olduğu kabul edilmiştir. Sonuç olarak gölgeleme elemanı uzunluğunun 0’dan 1,00 m’ye arttırılması ile 1/2, 1/1 ve 2/1 pencere oranına sahip binalarda güneş kazançlarının sırasıyla %5,2-19,3, %7,8-28,7 ve %11,5-38,8 arasında değişen oranlarda azaldığı görülmüştür. Bu duruma bağlı olarak bina ısıtma yükleri artarken, güneş kazançları önemli ölçüde engellendiğinden bina soğutma yüklerinin azaltılmasında en büyük fayda 2/1 pencere oranlarına sahip binalarda elde edilmektedir. Ancak güneş kırıcı uzunluğunun artması ile gün ışığından yararlanma seviyesi azaldığından bina aydınlatma yükleri farklı senaryolar için ortalama %0,03 ile %20,26 arasında değişen oranlarda aydınlatma enerjisi ihtiyacı artmaktadır. Artış miktarı özellikle 0,40 m uzunluktan sonra daha belirgin olmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Pencere, gölgeleme elemanı, gölgeleme, enerji tasarrufu, Design Builder

Cite this article as: Bektaş Ekici, B., Orhan, G., & Yüksel, E. N. (2022). Investigation of the effect of window and shading elements on building energy needs. PLANARCH - Design and Planning Research, 6(2), 40-46.